下面举例说明 - 影响频谱分析仪频率分辨率的因素

下面举例说明不同频率分辨率和频率选择性对分辨不等幅信号的影响。如果RES BW为3 kHz滤波器的频率选择性为15：1，于是滤波器下降60 dB的带宽是45 kHz，60 dB的带宽一半是22.5 kHz，那么距离大信号22.5 kHz以外-60 dBc的信号是可以检测到的。如果换接到另外一个RES BW为1 kHz频率选择性为15：1窄带滤波器，于是滤波器下降60 dB的带宽是15 kHz，60 dB的带宽一半是7.5 kHz，那么距离大信号7.5 kHz以外～60 dBc的信号是可以检测到的。或者换接到另外一个RES BW为3 kHz频率选择性为5：1的滤波器，于是滤波器下降60 dB的带宽是45 kHz，60 dB的带宽1/2是7.5 kHz那么距离大信号7.5 kHz以外-60 dBc的信号是可以检测到的。图4是频率选择性为15：1中的频滤波器RES BW=1 kHz，RES BW=10 kHz时，频谱分析仪测量结果，可以看到在RES BW=1 kHz时，距离大信号7.5 kHz以外-60 dBc的信号是可以检测到的。

　　

 

　　结论：频谱分析仪的频率选择性越小，其对不等幅信号的分辨能力越强，但一台频谱分析仪的频率选择性是固定不变的，而分辨率带宽是可变的，所以在测量微小信号时，可通过尽可能将分辨率带宽打窄，减小平均显示噪声电平，达到测量效果。

　　2.2 本地振荡器对频率分辨率的影响

　　本地振荡器对频率分辨率有影响是因为中频信号来源于输入信号与本振信号的混频，2个信号的噪声是功率相加关系。

　　2.2.1 残留调频对频率分辨率的影响

　　残留调频是描述本振稳定性的一个指标，对于一般的2～6 GHz调谐的微波铁氧体器件(Yttrium Iron Garnet，YIG)微波振荡器，其残留调频大约为1 kHz或更大。中频出现这种不稳定性很难判断是出自信号本身还是本振，因为即使输入信号频率是不变的，但由于本振信号的频率变化在显示器上也将直接表现输入信号的频率变化，根本无法确定是信号频率变化，还是本振信号频率变化引起的。本振残留调频的影响在RES BW很宽时是看不到的，由于本振残留调频引起的响应曲线变化都隐藏在中频滤波器带宽之内，只有当RES BW小于本振剩余调频的峰一峰宽度时才有明显的显示，如图5所示。当RES BW设置很小时，频谱边缘粗糙而不规则，出现尖峰，这就是残余调频。由此可见，频谱分析仪的残留调频决定了可允许的最小分辨率带宽，同样也决定了等幅信号的最小间隔。

　　

 

　　锁相本振作为参考源可提高残留调频指标，也降低了最小可允许的分辨率。高性能的频谱分析仪价格较高，因为它采用高性能锁相本振源，具有较低的残留调频和较小的最小分辨率带宽。

　　结论：频谱仪的最小分辨带宽，在一定程度上是由本地振荡器的稳定性决定的，低成本的本地振荡器：RES BW可达到1 kHz，中等性(稳频)能本地振荡器：RES BW可达到100 Hz，高性能(频率合成技术)本地振荡器：RES BW可达到1Hz。

　　2.2.2 本振相位噪声对频率分辨率的影响

　　由于频谱分析仪的本振信号频率不可能是绝对的稳定，总是有一定的频率抖动，这种随机的频率变化称为相位噪声(或边带噪声)。相位噪声是由本振频率不稳定引起的，其值是本振频率稳定度的函数，本振频率越稳定相位噪声越小，当频谱分析仪的RES BW设置较宽时，相位噪声信号将隐藏在滤波器的响应带宽曲线之下。因此，测量频谱分析仪的相位噪声一般在中频滤波器RES BW设置为最窄的条件下测量。本振相位噪声主要影响不同幅度的频率分量之间是否可分辨，分辨两个频率接近信号的前提是相位噪声不能淹没小信号。相位噪声显示和分辨率带宽RBW相关，降低分辨率带宽RBW，可降低相位噪声显示值。由于相位噪声的影响，频率相近的信号，特别是幅度远小于另一信号的频率相近的信号将隐藏在大信号的响应曲线之内，使其无法分辨，只有将RES BW设置足够小，降低相位噪声显示值，才能分辨出小信号。图6为相位噪声对不等幅信号分辨率的影响。

　　

 

　　结论：信号在频谱显示的噪声边带来源于本振的频率不稳定性，这个噪声可能掩盖靠近载波低电平信号。剩余调频和中频滤波器带宽等对非等幅信号的频率分辨也是有影响的，但频谱分析仪的相位噪声是其所能测量非等幅信号频率分辨率的极限值。

　　3 结语

　　在实际测量中可以通过调整分辨率带宽取得科学测试结果，两等幅信号的间隔大于或等于所选用分辨率滤波器的宽度，2个等幅信号就可以分辨出来了，对于测量幅度不等而频率又比较靠近的信号，在具体测试时除了考虑分辨率带宽RES BW，还需考虑频率选择性，频率选择性越小，对不等幅信号的分辨能力越强。